English version

10-kanálové kombinované dálkové ovládání

    Úvod:
Toto zařízení slouží k dálkovému ovládání spotřebičů a zařízení. Lze ho použít k ovládání hraček a modelů nebo k doplnění dálkového ovládání k přístrojům, které ho nemají. Má celkem 10 kanálů: 2 překlápěcí a 8 okamžikových. Dálkové ovládání pracuje na infračerveném principu, s dosahem až 45m. Kombinuje tedy funkce 4-kanálového dálkové ovládání a Dálkové ovládání se 4 povely. Navíc přidává ještě možnost používat více tlačítek současně (a to až všech 10). Kanály 1 - 8 jsou aktivní po dobu stisku tlačítka, kanály 9 a 10 se jedním stiskem aktivují a dalším deaktivují.
    Metoda přenosu (přenosový protokol):
Nosná frekvence dálkového ovládání je cca 36 - 38 kHz. Přenos využívá modulaci vzdáleností pulzů PDM (Pulse Distance Modulation). Proti modulaci šířkou pulzů PWM (Pulse Width Modulation) má výhodu v menším příkonu vysílače. Způsob kódování znázorňuje Obr. 2. Dlouhá mezera (1726 cyklů CPU) mezi pulzy představuje log1, krátká (432 cyklů) log0. Pulz vysílaného signálu má vždy délku 432 cyklů CPU a je tvořen 16-ti impulzy nosné frekvence. Aby bylo možno přenášet samostatně stav každého z tlačítek, má přenášený kód 10 datových bitů a dále 10 kontrolních bitů, které jsou logickou inverzí datových bitů. Kontrolní bity slouží k ověření správnosti přenosu a díky nim je délka vzorků konstantní. Při stisku tlačítka (případně stisku dalšího tlačítka nebo uvolnění některého tlačítka během držení jiného tlačítka) je vždy 2x vyslán kompletní kód. Vzorek se vysílá 2x pro zvýšení spolehlivosti a tyto 2 vzorky jsou odděleny superdlouhou mezerou (6912 cyklů CPU). Dále se pro úsporu energie a snížení zátěže vysílací diody vysílá už jen opakovací signál, tvořený impulzy s rozestupem 27647 cyklů (opakovací frekvence je cca 35 Hz). Rozdíl mezi krátkou a dlouhou mezerou, mezi dlouhou a superdlouhou mezerou i mezi superdlouhou mezerou a rozestupem impulzů opakovacího signálu je vždy čtyřnásobný, takže přenosový systém je odolný vůči velkým odchylkám taktovacích frekvencí vysílače a přijímače. Do tolerance se bohatě vejdou odchylky interních RC oscilátorů vysílače i přijímače a není tedy nutné používat krystaly. Příklad kódu: Tlačítko 4 má binární kód 0001000000, kontrolní kód 1110111111. Pokud jsou stisknuta současně tlačítka 3, 4 a 9, kód je 0011000010 a kontrolní kód 1100111101.
    Vysílač (dálkový ovladač):
Vysílač dálkového ovládání je obvodem IO1, mikroprocesorem Atmel AVR - ATTiny24A nebo ATTiny24V taktovaném na frekvenci 1 MHz z vnitřního RC oscilátoru. Povely jsou vysílány infračervenou (IR) LED diodou s vlnovou délkou 940nm. Lze použít např. TSAL6100, TSAL6200, TSAL5100 nebo TSAL5300 v běžném 5mm pouzdře (trvalý proud do 100mA). Při stisku tlačítka vysílač vysílá odpovídající kód. Program zajišťuje, že je vždy 2x vyslán kompletní kód a při dalším držení tlačítka je vysílán opakovací signál. Impulzní proud LED1 je nastaven na cca 320 - 400 mA. Proud je stabilizován obvodem s T1, T2, R1, R2 a díky tomu se příliš nemění v závislosti na napětí baterie. Proud je určen odporem R1. Nosná frekvence má střídu 33,3% (9 cyklů CPU zapnuto, 18 cyklů vypnuto). Celková střída modulovaného signálu je nízká, a proto lze volit vysoký pulzní proud a získat rozumný dosah. Střída obálky opakovacích impulzů je 1/65 a střída vysílací LED tedy 1/195. Vysílací frekvence je přibližně 37 kHz (taktovací frekvence / 27). Vysílač se napájí napětím 3V ze dvou tužkových (AA) či mikrotužkových (AAA) článků, nebo jinou baterií cca 3V - 4,5V. Minimální katalogové napájecí napětí IO1 je 1,8V. Odběr při vysílání (opakovací signál) je jen cca 2 - 4mA. V klidu vstupuje IO1 do módu power down a spotřeba celého vysílače je pod 1uA (proud daleko menší, než samovybíjení baterie). Kondenzátor C2 musí být umístěn co nejblíže k IO1.
    Přijímač:
Přijímač dálkového ovládání je řízen IO2, ATTiny24A, ATTiny24 nebo ATTiny24V, také taktovaným 1 MHz z vnitřního RC oscilátoru. Jako senzor infračerveného signálu slouží integrovaný přijímač IO3. Lze použít přijímače pro frekvence 36 - 38 kHz (jejich pásmová propust je široká), např. TSOP1736, TSOP4836, TSOP31236, SFH5110-36, OSRB38C9BA, OSRB38C9AA, TSOP4838, TSOP34838 či SFH5110-38. Integrovaný přijímač přijímá, zesiluje a demoduluje infračervený signál, má zabudovanou automatickou regulaci citlivosti a potlačení okolního světla, pásmovou propust, demodulátor a tvarovací obvod s TTL výstupem. Přijímače jsou nejcitlivější na vlnové délky 940-950 nm. Vysílací LED musí tedy být také 940-950 nm, typy jako např. 850 nm nebo 890 nm jsou nevhodné! Nejlepší zkušenosti mám s přijímačem OSRB38C9BA (o dost lepší citlivost v porovnání s dalšími testovanými, např. TSOP1736 a SFH5110-38). Výstup IR přijímače je zpracován mikroprocesorem IO2. Ten vyhodnocuje přijímaný signál, a pokud přijme validní kód (správný počet bitů, shodují se datové a kontrolní bity), vyhodnotí příjem jako bezchybný a zareaguje (aktivuje výstup 1 - 8 nebo překlopí výstup 9 či 10). Po připojení napájení je výchozí stav všech výstupů log0 (vypnuto). Napájecí napětí 5V lze z vyššího napětí získat např. pomocí regulátoru s integrovaným obvodem 7805 nebo 78L05. Odběr přijímače je, pokud jsou všechny výstupy nezatížené, dán zejména odběrem IO3. Ten je dle typu cca 0,5 - 5mA. IO2 odebírá v klidu cca 25uA. Napájecí napětí může být v rozmezí 2,7 - 5,5V. Typické zapojení vývodů IO3 je na obr. 1, avšak pro Váš konkrétní typ raději nahlédněte do jeho datasheetu. Kondenzátor C4 umístěte co nejblíže k IO2.
    Dosah:
Dosah záleží zejména na typu a proudu vysílací LED1 a typu IO3. Vysílací LED se liší zejména svým zářivým tokem (měřeno v mW), zářivostí (měřeno v mW/sr) a vysílacím úhlem. Důležitý je i max. povolený proud. Pozor - zářivý tok a zářivost různých LED může být v datasheetu udávána při různém proudu! Maximální dosah při dobrém nasměrování je dán zářivostí. LED se stejným zářivým tokem, ale menším úhlem, má větší zářivost a naopak. V případě LED s menším úhlem je však nutno vysílač lépe nasměrovat. Na menší vzdálenosti se signál přenáší i odrazy od objektů a na směru téměř nezáleží. Pokud není vysílač dobře nasměrován, závisí dosah zejména na zářivém toku. Já jsem jako IR přijímač zvolil OSRB38C9BA. Největší dosah, cca 45m, jsem získal s vysílacími diodami TSAL6100 a TSAL5100. Diody TSAL6200 a TSAL5300 poskytují dosah cca 30m, ale daleko méně u nich záleží na směru vysílače.

Celý program ke stažení:
zdrojový kód vysílače v assembleru (ASM)
zdrojový kód přijímače v assembleru (ASM)
přeložený program vysílače v HEX souboru (422 Bajtů)
přeložený program přijímače v HEX souboru (268 Bajtů)

Případným zájemcům mohu naprogramované mikroprocesory poslat. Více info zde.


Obr. 1 - Schéma 10-kanálové kombinované dálkové ovládání.


Obr. 2 - Průběh signálu (tlačítko 4 - binární kód 0001000000, kontrolní kód 1110111111).


Nastavení konfiguračních bitů vysílače.


Nastavení konfiguračních bitů přijímače.


Vysílač dálkového ovládání - test v kontaktním poli.


Přijímač dálkového ovládání - test v kontaktním poli.


Video - předvádění dálkového ovládání.



Přidáno: 25. 1. 2014
zpět na úvodní stránku